理论空气量

4.1.1　理论空气量

1.固体及液体燃料

1kg固体及液体燃料完全燃烧并且燃烧产物（烟气）中无自由氧存在时，所需要的空气量（指干空气）称为理论空气需要量或化学计量空气量，简称理论空气量，并以标准状态下V⁰（m³/kg）或L⁰（kg/kg）来表示。V⁰（或L⁰）可根据燃料中C、S、H等可燃元素所需要的氧气量计算得到。

碳的分子量为12，每kg碳完全燃烧所需要的氧气量为22.4/12m³。已知每kg燃料中碳的含量为C_ar/100kg，因而所需氧气量为

同样可得出氢完全燃烧所需要的氧气量

硫完全燃烧时所需要的氧气量为

每kg燃料中本身所包含的氧量为

因此，每kg燃料完全燃烧时，所需要的氧气量为

锅炉燃烧所需要的氧气来源于空气。由于空气中氧气的体积百分数为21%，所以，1kg燃料完全燃烧所需要的理论空气量为

式中：K_ar为每kg燃料中的“当量含碳量”，K_ar＝C_ar＋0.375S_ar。

由于标准状态下空气的密度ρ＝1.293kg/m³，故用质量表示的理论空气量为

用式（4.5）和式（4.6）计算燃烧所需要的空气量时，必须知道燃料的元素分析数据。当缺乏燃料的元素分析数据时，可由下列经验式近似地求出标准状态下的V⁰值^［1］：

对于贫煤及无烟煤（V_daf＜15%）：

对于V_daf＞15%的烟煤：

对于劣质烟煤（Q_net，v，ar＜12500kJ/kg）：

对于液体燃料：

式中：Q_net，v，ar为收到基低位热值，kJ/kg。

2.气体燃料

标准状态下1m³气体燃料按燃烧反应计量方程完全燃烧所需要的空气量（指干空气）称为气体燃料的理论空气量（m³/m³）。

和固体及液体燃料一样，气体燃料的燃烧计算也是建立在其可燃成分的燃烧化学反应方程式的基础上的。气体燃料中各单一可燃气体的燃烧化学反应方程式列于表4.1。

表4.1　各种单一可燃气体的燃烧化学反应式

由表4.1可以归纳出碳氢化合物的燃烧反应通式。即）

已知碳氢化合物的分子式，就可由式（4.7）求得该碳氢化合物完全燃烧所需要的理论空气量。

当气体燃料的组成已知时，便可计算出标准状态下气体燃料燃烧所需要的理论空气量V⁰，即

式中：V⁰为理论空气量（干空气/干燃气），m³/m³；H₂，CO，C_mH_n，H₂S为燃气中各种可燃组分的体积百分数，%；O₂为燃气中氧的容积成分，%。

气体燃料的热值越高，燃烧所需要的理论空气量也越多。当燃气的成分资料不全时，可采用近似式来估算理论空气量的大小^［2］。

当燃气的低位热值Q_net，v，ar＜10500kJ/m³时：

当Q_net，v，ar＞10500kJ/m³时，有

对烷烃类燃气（天然气、石油伴生气、液化石油气）可采用

式中：Q_gr，v，ar为收到基高位热值，kJ/m³。